河流与流域的基本知识

河川水流是最便于开发利用的水资源。目前，水利工程主要是控制和利用河川水流为国民经济服务。因此，水利工作者必须首先了解河流与流域的基本知识。

一、河流与水系

（1）河流 我国大多数河流的水源补给主要依赖于降水。雨水降落至地面后，除下渗、蒸发和洼地容蓄外，其余水量以地面径流的形式汇集成小的溪流，再由溪流汇集成江河；渗入土壤和岩层中的水分，除蒸发外大部分成为地下水，以地下径流的形式也逐渐汇入江河。这种汇集地面径流的天然水道称为河流。

（2）水系 自然情况下由高向低、由小到大逐渐汇流的河流系统，称为水系。汇流的最末一级，直接流入海洋或湖泊的河流，通常称为干流。汇入干流的河流称为一级支流；汇入一级支流的为二级支流，以此类推。干流及其支流系统即为水系。水系通常用干流的名称来称呼，例如长江水系、黄河水系等。当研究某一支流或某一区域时，也有用支流的名称或区域的名称来称呼的，如汉江水系、淮北水系等。

（3）水系特征 由于各地区的自然地理条件不同， 河流的发育阶段也不相同， 因此， 各地区的水系形状及其组成特征也各不相同， 见图1～图3。不同的水系其汇流条件和暴雨洪水过程是不同的。分析研究水系的组成及其特征， 对于了解河流的自然情势是十分必要的。

图1 扇状水系

图2 羽毛状水系

图3 平行状水系

二、流域及其特征

（1）流域 河流的集水区域，称之为流域。地面高低不平，当地形向两侧倾斜时，降落到地面的雨水分别向两侧流动，雨水分别汇集到不同的两条河流中去。这一地形上的脊线起着分水的作用，称为分水线，或称分水岭。分水线是流域的边界线，可根据地形图勾绘，它一般通过山岭脊背的高处。

（2）流域面积 流域的分水线和出流断面所包围的面积称为流域面积，其单位为km2。流域面积的大小应根据出流断面来确定，如图4所示。出流断面为I时，其相应流域面称为A（有斜线部分）；出流断面为Ⅱ时，其相应流域面积为A与B之和，即虚线包围的全部区域的面积。

图4 流域示意图

流域面积是河流的基本特征。一般地说，在自然条件基本相同的条件下，流域面积愈大，径流量也愈大，对径流过程所起的调节作用也愈大。例如，小流域暴雨洪水常常陡涨陡落，而大流域的洪水过程比较平缓；小流域径流变差大，而大流域径流变差较小；一般河流的水量是越往下游越大。

（3）流域的长度和平均宽度 流域长度是指从河源到出口断面流域的几何中心线长度。其求法是，以出口断面为圆心，画出若干不同半径的圆弧交流域边界于两点，则这些弧线中点连线的长度即为流域长度。当流域左右岸的流域面积大致对称时，可用干流的河长作为流域长度。流域面积除以流域长度的数值，即为流域的平均宽度。

流域长度与流域平均宽度的比值，反映流域形状的特征。一般地说，其比值大的，即流域狭长，它的洪水过程较为平缓。

（4）流域的自然地理条件 包括地理位置、气候条件、土壤性质、地形、地质构造、塘库、湖泊以及植被等。这些自然地理环境都将直接或间接地影响河川径流的形成及其过程。例如，地理位置和山川形势，直接影响内陆水分循环和水汽的运移；气候条件直接和间接地影响径流大小；土壤性质与地质构造，同河流的地下水补给量、下渗损失量、流域冲刷程度等有密切的关系；地形及植被，与暴雨洪水直接相关；湖泊、塘库对河川径流起着均化的调节作用等等。

三、河流的纵横断面

（一）河槽与河谷

河流实质上有两个方面：一是流动着的水；二是水在其中流动的河槽。在枯水期和平水期行水的河槽，叫基本河槽或枯水河槽，习惯上又简称河床。在洪水期才有水通过的叫洪水河槽。

自然河流在其发展与演变过程中，由于水流的侵蚀作用，不断地纵向下切和横向拓宽，逐步发展形成河流两岸的洼谷地形，我们称之为河谷。河槽只是河谷的一部分，即河槽只是河谷底部有河水流过的那一部分。通常河谷由谷底、谷坡、坡麓、谷缘等部分组成。有的河谷还有多级台地，如图5和图6所示。

图5 河谷的组成部分

图6 河谷的台地

河谷的形成和发展，除河流的侵蚀作用外，还有搬运作用和沉积作用。河流的搬运能力取决于流速的大小。一般地说，上游比下游的搬运能力大；洪水期比枯水期搬运能力大。在搬运和沉积的过程中，对泥沙还有显著的分选性。上游河床多为较大的卵石，中游则为细砾石和粗砂，下游仅有沙和泥。河流沉积所造成的地形主要有：冲积扇、淤积平原、三角洲等。

（二）河槽纵断面

河槽最深处的连接线称为溪线或深泓线。沿深泓线逐段量出河长及各点的河底高程，以河底高程为纵坐标，河长为横坐标，可绘出河槽纵断面图，如图7所示。

图7 河槽纵断面图

从河槽纵断面图上可以得出任一河段的长度、落差和比降。所谓落差是指河段两端的河底或水面的高程差。所谓比降是指河段的落差与相应河段长度之比，即表示单位河长的落差。一般以百分率、千分率或万分率表示。

（三）河槽横断面

河槽中垂直于主流方向的断面，称河槽横断面，或称过水断面。洪水位以下的断面叫洪水横断面，枯水位以下的断面叫枯水横断面或称主槽。

按照水力特性，河槽横断面通常概括地分为单式断面和复式断面两大类，如图8所示。

图8 河槽横断面的类型

图9 水面横比降

横断面的水面通常并不呈严格的水平面，特别是在河弯处，因离心力的作用，在凹岸附近水面高，凸岸附近水面低，见图9。

在顺直河段，也有可能产生横比降，例如在涨水时，中间水面较两岸高，河中的漂浮物向两岸移动；在落水时，中间水面较两岸低，漂浮物向河流的主槽移动。

四、河流的分段

河流按其河谷和河床特点、河床比降、冲淤程度、流速及流量大小、以及水情变化等特点，从上到下一般分为河源、上游、中游、下游及河口五段。

（1）河源 河流发源的地方叫河源，一般指河流开始的局部地区。一般河流多发源于山岭，但也有的河流发源于平原、湖泊、沼泽或涌泉地区。

（2）上游 直接与河源相接的河流上段叫上游，其特征是：比降陡，水流急，下切作用强烈；一般河谷狭，两岸多高山，成V形河谷；多急滩、瀑布，洪水猛涨猛落变化剧烈。例如，黄河在河口镇以上称上游，长江在宜昌以上称上游。

（3）中游 上游以下称中游，其特征是：河床比降较平缓，水流下切作用弱，两侧侵蚀使河面逐渐加宽，冲刷和淤积作用比较显著，河床中出现浅滩或沙洲。

（4）下游 河流的最下一段称下游，其特征是：河床比降平缓，流速小，河床大部分处于淤积状态，浅滩、沙洲到处可见，并且河谷宽，流量大，河道蜿蜒曲折、多汊流。

（5）河口 河流注入海洋、湖泊，或注入其他河流，其注入口叫河口。由于河口突然扩大，流速降低，加之潮汐的影响，水流中的泥沙大量淤积，形成多汊的河口三角洲。有的河流消失在沙漠中，没有河口，俗称瞎尾河。